JPH0875349A - ガス状酸素生成物を供給圧力にて得るための空気分離法 - Google Patents

ガス状酸素生成物を供給圧力にて得るための空気分離法

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JPH0875349A
JPH0875349A JP7217591A JP21759195A JPH0875349A JP H0875349 A JPH0875349 A JP H0875349A JP 7217591 A JP7217591 A JP 7217591A JP 21759195 A JP21759195 A JP 21759195A JP H0875349 A JPH0875349 A JP H0875349A
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ニール・ホッグ
Joseph Straub
ジョセフ・ストローブ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス状酸素生成物を供給圧力で得るための空
気分離法を提供する。 【解決手段】 濾過され、圧縮され、そして精製された
空気流れが形成され、好ましくは第１と第２の空気流れ
に分割される。第１の空気流れ中に含まれている空気
を、クロードサイクルにしたがって作動する低温精留プ
ロセスによって分離して、二段塔空気分離ユニットの低
圧塔中に液体酸素を生成させる。第２の空気流れが圧縮
され、ある程度冷却され、次いで仕事の遂行を伴って膨
張される。この仕事は、第２の空気流れの圧縮の仕事に
使用される。液体酸素は、低圧塔の圧力から実質的に供
給圧力にポンプ加圧され、ミキシング塔に導入される第
２の空気流れの液化と引き換えに、ミキシング塔内にて
気化される。次いで、ミキシング塔にて生成された液体
を含んだ液体流れが低圧塔の中間箇所に導入され、第２
の空気流れの冷却ポテンシャルがプロセスに加えられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、その生成がクロー
ドサイクル（Ｃlaude cycle）にしたがって行われる酸
素を得るための方法と装置に関する。さらに詳細には本
発明は、ミキシング塔の使用を介してガス状酸素生成物
をある圧力にて生成させる、という方法と装置に関す
る。さらに詳細には本発明は、圧縮必要量の低減を果た
すために、冷却ポテンシャルの一部がミキシング塔から
供給される、という方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】濾
過、圧縮、そして精製した空気流れを、その精留に適し
た温度に冷却することによって空気を分離する。高圧塔
と低圧塔を使用した二段塔空気分離ユニットに空気流れ
を導入する。高圧塔において空気を精留して、酸素富化
塔底液と窒素高含量塔オーバーヘッドを得る。低圧塔に
おいて酸素富化塔底液をさらに精製して、塔底液として
の液体酸素と窒素蒸気塔オーバーヘッドを得る。クロー
ドサイクルにおいては、流入する空気流れを高圧塔の圧
力よりかなり高い圧力に圧縮し、高圧塔に導入する前に
ターボ膨張させる。プロセスの熱力学的不可逆性（例え
ば、コールドボックス温端の熱放散）を補償するため
に、空気のターボ膨張によりプロセスに冷却ポテンシャ
ルを加える。クロードサイクルにおいてはさらに、過剰
の冷却ポテンシャルを供給して、液体の生成量を増大さ
せることもできる。
【０００３】ガス状酸素生成物を得ようとする場合、液
体酸素の流れを供給圧力にポンプ加圧することがある。
このように加圧した液体酸素流れを、メイン熱交換器内
にて、圧力の高められた流入空気流れの一部の冷却と引
き換えに気化させることができる。これとは別に、酸素
圧縮機（費用とリスクが加わることになる）を使用し
て、メイン熱交換器の温端にて生成物流れを圧縮するこ
ともできる。
【０００４】クロードサイクルの利点は、関与する運転
操作（effort involved）の大部分を液体酸素の生成に
向けられることにある。またクロードサイクルの欠点
は、流入空気流れを高圧塔の圧力より高く圧縮するのに
必要なエネルギーが、酸素の生成に消費されるという点
にある。この問題点は、ブースター圧縮機が、メイン熱
交換器内にて液体酸素生成物を気化させることと関連し
て使用されるときに悪化する。後述するように、本発明
は、従来技術のクロードプロセスに比べてより低いエネ
ルギー消費にてガス状酸素生成物がある圧力で得られる
よう、クロードプロセスの改良形を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガス状酸素生
成物を供給圧力にて得るための空気分離法を提供する。
クロードサイクルにしたがって作動する低温精留プロセ
スによって空気を分離して、液体酸素を生成させる。低
温精留プロセスは、濾過工程、圧縮工程、および精製工
程を含む。空気を冷却するために冷却工程が組み込ま
れ、また液体酸素を低圧塔の塔底液として生成させるた
めに、互いに熱伝達関係にて連結された高圧塔と低圧塔
とを使用する精留工程が組み込まれている。さらに、空
気の過半量を仕事の遂行を伴って高圧塔中に膨張させる
ために、クロードエキスパンダーが組み込まれている。
実質的に供給圧力を有する補助冷媒流れが形成される。
液体酸素の流れが、低圧塔の圧力から実質的に供給圧力
へとポンプ加圧される。液体酸素の流れをミキシング塔
の頂部区域に導入し、そして冷媒流れをミキシング塔の
底部区域に導入することによって液体酸素を気化させ、
これによってミキシング塔の底部区域に液体を集める。
ミキシング塔の頂部区域から生成物流れを取り出して、
ガス状酸素生成物を形成させる。液体を含んだ液体流れ
を取り出す。この液体流れを減圧し、低圧塔の中間箇所
に導入する。
【０００６】他の態様においては、本発明は、ガス状酸
素生成物を供給圧力にて得るための空気分離装置を提供
する。本発明のこの態様によれば、低温精留手段が、ク
ロードサイクルにしたがって作動するよう配置構成され
る。この低温精留手段は、空気を濾過するための濾過手
段、空気を圧縮するための圧縮手段、および空気を精製
するための精製手段を含む。前記手段はさらに、空気を
冷却するよう設計されたメイン熱交換手段、精留手段、
およびクロード膨張手段を含む。精留手段は、互いに熱
伝達関係にて連結された高圧塔と低圧塔を使用して空気
を分離し、これによって液体酸素を低圧塔の塔底液とし
て生成させる。クロード膨張手段は、空気の少なくとも
過半量を、仕事の遂行を伴って高圧塔中に膨張させる。
実質的に前記供給圧力を有する補助冷媒流れを形成させ
るための手段が組み込まれている。液体酸素の流れを低
圧塔の圧力から実質的に供給圧力にポンプ加圧するため
のポンプが、低圧塔に連結されている。液体酸素流れ中
に含まれている液体酸素を気化させるためのミキシング
塔が、その頂部区域にてポンプと、そしてその底部区域
にて膨張手段と連結されている。この結果、液体がミキ
シング塔の底部区域に集められる。ミキシング塔の頂部
区域からの生成物流れがミキシング塔を通過し、充分に
加温されてガス状酸素生成物を形成するよう、ミキシン
グ塔がメイン熱交換手段に連結されている。ミキシング
塔の底部区域からの液体を含んだ液体流れが圧力減少を
施され、低圧塔の中間箇所に流入して低圧塔に冷却ポテ
ンシャルを与えるよう、減圧弁がミキシング塔の底部区
域および低圧塔と連通関係にて組み込まれている。
【０００７】どのような塔もそうであるが、ミキシング
塔においては、その底部から頂部までにわたって圧力低
下が起こることに留意しなければならない。したがっ
て、液体酸素を気化させるのに使用される補助冷媒流れ
は、ポンプ加圧された液体酸素の圧力よりやや高い圧力
を有する。本明細書で使用している“実質的に”とは、
補助冷媒流れの圧力とポンプ加圧された液体酸素の圧力
との圧力差を示すのに使用されている。もう一つの重要
なことは、本明細書で使用している“充分に加温され
る”がメイン熱交換器の温端の温度に加温されること、
また“充分に冷却される”がメイン熱交換器の冷端の温
度に冷却されることを意味している、という点である。
“ある程度加温される”または“ある程度冷却される”
とは、メイン熱交換器の温端と冷端の中間の温度に、そ
れぞれ加温または冷却されることを意味している。
【０００８】ミキシング塔を液体酸素流れの気化器とし
て機能するよう使用することは、メイン熱交換器やブー
スター圧縮機を使用するより有利であることが従来技術
において知られている。前述したように、クロードサイ
クルにおいては、空気の殆どを高圧塔の運転圧力範囲よ
り高く圧縮しなければならないので、エネルギーペナル
ティー（energy penalty）がある。本発明においては、
装置とエネルギーのコスト節減は、生成物流れを気化さ
せるために、そして必要とされるプラントの冷却ポテン
シャルを供給するために補助冷媒流れが使用されるとい
う、ミキシング塔と空気分離プラントとの統合によって
達成される。
【０００９】例えば、クロードエキスパンダーの排出ガ
スの一部から冷媒流れを形成させて、酸素圧縮機やブー
スター圧縮機を取り除くことができる。このような実施
態様は、酸素生成物が高圧塔の圧力以下の圧力にて必要
とされる場合に使用することができる。本発明はさら
に、ブースター圧縮機を冷媒流れの形成と組み合わせて
使用することも含む。圧縮後の空気流れの一部に対し、
その圧力を高め、メイン熱交換器内である程度冷却し、
次いで膨張仕事がブースター圧縮機に加えられるよう、
ブースター圧縮機に連結されたエキスパンダーによって
膨張させることができる。このような実施態様において
は、サイクルのクロード部分（Ｃlaude part）に対する
冷却ポテンシャル必要量が減少し、したがってエネルギ
ー節減が達成される。これら２つの実施態様の組み合わ
せも可能である。例えば、液体の生成が必要とされる場
合、ブースター圧縮機とクロードエキスパンダーの両方
が使用される。液体生成の必要性が低い時間中は、ブー
スター圧縮機の電源を切り、クロードエキスパンダーの
排出ガスの一部から冷媒流れを形成させることができ
る。
【００１０】ブースター圧縮機を使用する上記の好まし
い実施態様においては、クロードエキスパンダーは空気
の約７５％を膨張させる。ブースター圧縮機に連結され
たエキスパンダーは、全空気の約２３％を使用して冷却
ポテンシャルの約４０％を生成する。このような場合、
クロードエキスパンダーが冷却ポテンシャルのさらに６
０％を生成する。こうした余分の冷却ポテンシャルをミ
キシング塔にて生成させることによって、メイン空気圧
縮機中のヘッド圧力を低下させることができる。上記の
例においては、約９.８絶対気圧のヘッド圧力により、
２つのエキスパンダー間で冷却ポテンシャルの６０／４
０の分割が生じる。空気の１００％を膨張させることに
よって冷却ポテンシャルの１００％を単一のクロード膨
張機にて生成させねばならないとすると、空気圧縮機の
ヘッド圧力を約１.５絶対気圧だけ増大させなければな
らない。これは、約６％のエネルギー差に等しい。本発
明におけるさらなるエネルギー節減は、クロードエキス
パンダーと発電機とを連結することによって達成するこ
とができる。本発明の他の利点は、本発明による好まし
い実施態様の説明を読めば明らかとなろう。
【００１１】本明細書は、発明者らが彼らの発明である
と見なす主題を明確に指摘している特許請求の範囲にて
結論を明記しているけれども、添付の図面を参照しつつ
考察すれば、本発明の理解がさらに深まるであろう。
【００１２】図１は、本発明によるプロセス流れ図と装
置１を示している。空気が、濾過器１０によって濾過さ
れた後に圧縮機１２によって圧縮され、次いで予備精製
ユニット１４内で精製される。予備精製ユニット１４
は、空気分離プロセスを阻害する重質汚染物（例えば、
二酸化炭素や水）を空気から取り除く。当業界に知られ
ているように、予備精製ユニット１４は、再生目的のた
めに非同調的に作動する一連の吸着剤床からなる。
【００１３】濾過され、圧縮され、そして精製された空
気流れ１６が、第１の流れ１８と第２の流れ２０に分け
られる。第１の空気流れ１８中に含まれている空気が、
クロードサイクルにしたがって作動する低温精留プロセ
スによって分離される。低温精留プロセスは、第１の空
気流れ１８中の空気をその精留に適した温度に冷却する
ための、メイン熱交換器２０によって形成される冷却工
程を含み、また空気分離ユニット２２は、空気をそれぞ
れ酸素を含有した成分と窒素を含有した成分とに精留す
るための精留工程として作用する。クロードエキスパン
ダー２４は、第１の空気流れ１８の少なくとも過半量２
６を空気分離ユニット２２の高圧塔２８中に膨張させ
る。クロードエキスパンダー２４は、プラントで使用す
るための電気エネルギー（例えば、メイン空気圧縮機を
作動させる）を回収すべく好ましくは発電機に連結され
たターボエキスパンダーであってもよく、あるいは生成
物圧縮機に連結されたターボエキスパンダーであっても
よい。空気の任意の半量未満部分３２は、廃棄窒素流れ
（後述する）を予備加温するよう作用する廃棄物ヒータ
ー（waste heater）３４中でさらに冷却される。過半量
部分２６が、高圧塔２８の底部区域に導入される。空気
流れ１８の半量未満部分３２は、減圧弁３５によって減
圧された後に高圧塔２８に導入される。本発明にしたが
った他の実施態様においては、廃棄物ヒーター３４が取
り除かれ、したがって第１の空気流れ１８の全部がクロ
ードエキスパンダー２４に送られる。
【００１４】空気分離ユニット２２にはさらに、凝縮器
／再沸器３８によって熱伝達関係にて連結された低圧塔
３６と高圧塔２８が組み込まれている。高圧塔２８と低
圧塔３６にはそれぞれ、分離すべき混合物の蒸気相を互
いに密に接触させるための液体−蒸気接触エレメント
（例えば、トレイ、構造的重点物、またはランダム充填
物など）が組み込まれている。高圧塔２８においては、
酸素高含量の塔底液と窒素高含量の塔オーバーヘッドが
生成される。酸素高含量塔底液を含んだ液体流れ４０が
過冷却器４２にて過冷却され、減圧弁４４によって低圧
塔３６の圧力に減圧される。次いで酸素高含量液体流れ
４０が低圧塔３６に導入され、ここで空気のさらなる精
製が行われて、液体酸素（低圧塔３６の下方サンプ部分
中に塔底液として集まる）と窒素蒸気塔オーバーヘッド
に分離される。
【００１５】低圧塔３６のサンプ中にて、高圧塔２８の
窒素高含量蒸気塔オーバーヘッドの液化と引き換えに液
体酸素が気化される。この操作は、窒素高含量蒸気流れ
４６を抜き取り、凝縮器／再沸器３８内にて前記流れを
凝縮させて液体還流流れ４８を形成させることによって
果たされる。液体還流流れ４８の第１の部分５０が、高
圧塔２８の頂部区域に還流のために導入される。還流流
れ４８の第２の部分５２が過冷却器ユニット４２中で過
冷却され、減圧弁５４によって低圧塔３６の圧力に減圧
され、そして低圧塔の頂部区域に導入される。還流流れ
４８から形成される中圧液体窒素流れ５６を抜き取って
貯蔵することができる。中圧窒素生成物流れ５７（窒素
高含量蒸気流れ４６の一部から形成される）を向流の形
でメイン熱交換器２０を通過させ、メイン熱交換器２０
内にて充分に加温することができる。
【００１６】低圧塔３６から廃棄窒素流れ５８が取り出
され、過冷却器ユニット４２中である程度加温される。
次いで廃棄窒素流れ５８が廃棄物ヒーター３４に通され
る。廃棄物ヒーター３４により、廃棄窒素流れ５８の温
度分布とメイン熱交換器２０の温度分布との整合が促進
される。廃棄物ヒーター３４を通過した後、廃棄窒素流
れ５８を２つの部分流れ５８ａと５８ｂに分け、メイン
熱交換器２０内にて流入空気に対して向流方向で充分に
加温することができる。部分流れ５８ａは水洗浄システ
ムに送ることができ、廃棄窒素流れ５８の流れのほとん
どを継続する。部分流れ５８ｂは、予備精製ユニット１
４の再生に使用することができる。廃棄窒素流れを分割
することにより、廃棄窒素流れ全体としての圧力低下が
より小さくなるようメイン熱交換器２０を設計すること
ができ、この結果、水洗浄システムは予備精製ユニット
１４より低い圧力低下にて作動する。
【００１７】クロードエキスパンダー２４は、装置１の
冷却ポテンシャル必要量の一部を供給する。冷却ポテン
シャル必要量の残りは、第１の空気流れ２０をブースタ
ー圧縮機６０内にて圧縮することによって供給される。
アフタークーラー６２によって圧縮熱を除去した後、第
２の空気流れ２０がメイン熱交換器２０内である程度冷
却され、次いでターボエキスパンダー６４内で膨張され
る。ターボエキスパンダー６４は膨張仕事を行い、この
膨張仕事が、好ましくは機械的結合を介してブースター
圧縮機６０に加えられる。ターボエキスパンダー６４後
の第２の空気流れ２０は、補助冷媒流れ６６を形成す
る。
【００１８】補助冷媒流れ６６は、ガス状酸素生成物に
対して必要とされる供給圧力を実質的に有し、ミキシン
グ塔６８に導入される。これと同時に、液体酸素流れ７
０が低圧塔３６の底部から取り出され、ポンプ７２によ
って再び実質的に供給圧力にポンプ加圧される。液体酸
素流れ７０は、加圧された後に、ミキシング塔６８の頂
部区域に導入される。ミキシング塔（充填物、トレイ、
またはシーブプレート等の液体−蒸気接触用エレメント
を有する）は、直接的な熱交換器として機能して液体酸
素を気化させ、ミキシング塔６８の頂部区域にガス状酸
素生成物を生成させる。ガス状酸素生成物が生成物流れ
７４として取り出され、次いでメイン熱交換器２０内で
充分に加温される。液体酸素が液体流れ７６として取り
出され、減圧弁７８によって減圧された後、プロセスに
対してさらなる冷却ポテンシャルを加えるために低圧塔
３６に導入される。ミキシング塔６８の熱効率を維持す
るために、ミキシング塔６８からさらに中間液体流れ
（intermediate liquid stream）８０を取り出して、減
圧弁８２で減圧した後に低圧塔に導入することができ
る。
【００１９】液体酸素流れ７０は、ポンプ７２によって
ポンプ加圧された後に過冷却状態となることがあるの
で、液体酸素流れ７０は、冷媒流れ６６、液体冷媒流れ
７６、および中間液体流れ８０の冷却と引き換えに、ミ
キシング塔６８への導入の前に過冷却用熱交換器８４内
で加温される。
【００２０】本発明にしたがった装置１の実施可能な運
転として、ブースター圧縮機とターボエキスパンダー６
４の電源を切って液体の量をより少なくするというやり
方がある。このような運転を可能にするためには、クロ
ードエキスパンダー２４とミキシング塔６８の底部区域
との間に弁を設けたブランチライン（valved branchlin
e）（図示せず）を組み込んで、流れの一部を高圧塔２
８からミキシング塔６８に方向転換させる必要がある。
方向転換された流れは、装置１のこのような運転時に別
の補助冷媒流れを形成する。
【００２１】必要に応じて、加圧された液体酸素流れ８
６は、過冷却用熱交換器８４に導入する前に取り出し
て、貯蔵することができる。さらに別のオプションとし
て、過冷却用熱交換器８４の前（図示せず）または後で
補助液体流れ８８を取り出し、高純度スクラビング塔
（high purity scrubbing column）９０（低圧塔３６の
運転圧力範囲内またはそれ以上の運転圧力にて作動し
て、高純度スクラビング塔９０と低圧塔３６の連結を可
能にしている）の頂部に導入することができる。スクラ
ビング塔９０を低圧塔３６より高い圧力で運転する場合
は、減圧弁を組み込む必要がある。高純度スクラビング
塔９０はミキシング塔６８より低い圧力で作動するの
で、補助液体流れ８８が減圧弁９２によって減圧され
る。ガス状空気流れ９３を取り出し、高純度スクラビン
グ塔９０の底部に配置されている凝縮器／再沸器９４内
に含まれているガス状空気を凝縮させることによって再
沸騰が行われる。液体流れ９６は高圧塔に戻される。こ
の結果、すすぎ洗い用蒸気によって流入液体がスクラビ
ングされて高純度の液体酸素塔底液が得られ、これは補
助生成物流れ９８として取り出すことができる。補助生
成物流れ９８は、過冷却器４２を通って貯蔵容器に送ら
れる。塔オーバーヘッドは、塔オーバーヘッド流れ１０
０として低圧塔３６に戻される。
【００２２】好ましい実施態様を挙げて本発明を説明し
てきたが、当技術者にとっては、本発明の精神と範囲を
逸脱することなく種々の変形、付加形、および省略形が
可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による方法を実施するための装
置を示したプロセス流れ図である。
フロントページの続き (72)発明者 ニール・ホッグ イギリス国ベッドフォード エムケイ43・ ８ユーエイ，スタグスデン，タービー・ロ ード（番地なし），マウント・ペザント・ ファーム (72)発明者 ジョセフ・ストローブ アメリカ合衆国ニュージャージー州07508, ノース・ヘールドン，リサ・コート ８

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ） クロードサイクルにしたがって
    作動する低温精留プロセスによって空気を分離して液体
    酸素を生成させる工程、このとき前記低温精留プロセス
    が、濾過工程、圧縮工程、精製工程、空気を冷却するた
    めの冷却工程、互いに熱伝達関係にて連結された高圧塔
    と低圧塔を使用して空気を分離し、これによって液体酸
    素を低圧塔の塔底液として得るための精留工程、および
    空気の少なくとも過半量を、仕事の遂行を伴って前記高
    圧塔中に膨張させるためのクロードエキスパンダーを含
    む；（ｂ） 実質的に供給圧力を有する補助冷媒流れを
    形成させる工程；（ｃ） 前記液体酸素の流れを、前記
    低圧塔での圧力から実質的に前記供給圧力にまでポンプ
    加圧する工程；（ｄ） 前記液体酸素の流れをミキシン
    グ塔の頂部区域に導入し、そして前記補助冷媒流れを前
    記ミキシング塔の底部区域に導入することによって前記
    液体酸素を気化させ、これによって液体を前記ミキシン
    グ塔の底部区域に捕集する工程；（ｅ） 前記ミキシン
    グ塔の頂部区域から生成物流れを取り出して、ガス状酸
    素生成物を形成させる工程；および（ｆ） 前記液体を
    含んだ液体流れを取り出し、前記液体流れを減圧し、そ
    して前記液体流れを前記低圧塔の中間箇所に導入する工
    程；を含む、ガス状酸素生成物を供給圧力にて得るため
    の空気分離法。
  2. 【請求項２】 （ａ） 前記の圧縮工程と精製工程の
    後、前記空気を第１の空気流れと第２の空気流れに分け
    る工程；（ｂ） 空気の前記少なくとも過半量が前記第
    １の空気流れの過半量を含むよう、前記第１の空気流れ
    を、前記冷却工程、前記精製工程、および前記クロード
    エキスパンダーに導入する工程；（ｃ） 前記第２の空
    気流れを圧縮し、前記第２の空気流れから圧縮熱を除去
    する工程；（ｄ） 前記冷却工程にて前記第２の空気流
    れをある程度冷却し、次いで前記第２の空気流れを、仕
    事の遂行を伴って実質的に前記供給圧力に膨張させ、こ
    れによって前記補助冷媒流れを形成させる工程；および
    （ｅ） 前記第２の空気流れの前記膨張仕事の少なくと
    も一部を、前記第２の空気流れの圧縮に使用する工程、
    本工程により、前記液体流れを介しての前記補助冷媒流
    れと前記過半量の第１の空気流れとによって前記低温精
    留プロセスへの冷却ポテンシャルが供給され、このため
    前記圧縮工程に対する圧縮要求量が減少する；をさらに
    含む、請求項１記載の空気分離法。
  3. 【請求項３】 （ａ） 前記液体酸素の流れの一部を、
    前記低圧塔の運転圧力範囲内の運転圧力にて作動する高
    純度ストリッピング塔の圧力にポンプ加圧した後、前記
    液体酸素の流れの一部の方向を変える工程；（ｂ） 前
    記高純度ストリッピング塔内にて生成される塔底液を沸
    騰させることにより得られるストリッパーガスを使用し
    て、前記高純度ストリッピング塔内にて前記液体酸素か
    ら不純物をストリッピングする工程；（ｃ） 空気に実
    質的に等しい組成を有するガス状流れを前記高圧塔から
    抜き取り、前記ガス状流れを前記塔底液の気化と引き換
    えに液化させ、そして前記の液化ガス状流れを前記高圧
    塔に導入することによって、前記塔底液を沸騰させる工
    程；（ｄ） 前記塔底液を含んだ前記高純度ストリッピ
    ング塔から高純度液体流れを抜き取る工程；および
    （ｅ） 前記高純度ストリッピング塔からの塔オーバー
    ヘッド流れを集め、前記塔オーバーヘッド流れを前記低
    圧塔に導入する工程；をさらに含む、請求項１記載の空
    気分離法。
  4. 【請求項４】 ミキシング塔から中間液体流れが取り出
    され、減圧され、そして前記低圧塔に導入される、請求
    項２または３に記載の空気分離法。
  5. 【請求項５】 前記液体酸素流れが、ポンプ加圧された
    後に過冷却状態となり；そして前記第２の空気流れが、
    前記液体酸素流れ、前記液体流れ、および前記中間液体
    流れと熱交換され、これによって前記液体酸素流れが、
    前記熱交換の後に飽和状態となる；請求項４記載の空気
    分離法。
  6. 【請求項６】 前記クロードエキスパンダーの膨張によ
    る仕事を電気エネルギーとして回収する工程をさらに含
    む、請求項１、２、または３に記載の空気分離法。
  7. 【請求項７】 （ａ） クロードサイクルにしたがって
    作動するよう設計された低温精留手段、このとき前記低
    温精留手段が、空気を濾過するための濾過手段、空気を
    圧縮するための圧縮手段、空気を精製するための精製手
    段、空気を冷却するよう設計されたメイン熱交換手段、
    互いに熱伝達関係にて連結された高圧塔と低圧塔を使用
    して空気を分離し、これによって液体酸素を低圧塔の塔
    底液として得るための精留手段、および空気の少なくと
    も過半量を、仕事の遂行を伴って前記高圧塔中に膨張さ
    せるためのクロード膨張手段を含む；（ｂ） 実質的に
    前記供給圧力を有する補助冷媒流れを形成させるための
    手段；（ｃ） 前記液体酸素の流れを前記低圧塔の圧力
    から実質的に前記供給圧力にポンプ加圧するための、前
    記低圧塔に連結されたポンプ；（ｄ） 前記液体酸素流
    れ中に含まれている前記液体酸素を、前記補助冷媒流れ
    との直接的な熱交換によって気化させ、これによってミ
    キシング塔の底部区域に液体を捕集するための、その頂
    部と底部においてそれぞれ前記ポンプおよび前記補助冷
    媒流れ形成手段に連結されたミキシング塔、このとき前
    記ミキシング塔は、前記ミキシング塔の頂部区域からの
    生成物流れが前記熱メイン交換手段を通過し、充分に加
    温されて前記ガス状酸素生成物を形成するよう、前記メ
    イン熱交換手段に連結されている；および（ｅ） 前記
    ミキシング塔の底部区域からの前記液体を含んだ液体流
    れが圧力減少を施され、前記低圧塔の中間箇所に流入し
    て前記低圧塔に冷却ポテンシャルを加えるよう、前記ミ
    キシング塔の底部区域および前記低圧塔と連通関係にあ
    る減圧弁；を含む、ガス状酸素生成物を供給圧力にて得
    るための空気分離装置。
  8. 【請求項８】 （ａ） 前記空気の精製後に、前記空気
    が第１の空気流れと第２の空気流れに分けられ、前記第
    ２の空気流れがさらに圧縮されるよう、前記精製手段に
    連結されたブースター圧縮機；（ｂ） 前記ブースター
    圧縮機と前記メイン熱交換手段とを連結しているアフタ
    ークーラー、このとき前記メイン熱交換手段はさらに、
    前記第２の空気流れをある程度冷却するよう設計されて
    いる；および（ｃ） 前記第２の空気流れを、仕事の遂
    行を伴って実質的に前記供給圧力に膨張させ、これによ
    って前記補助冷媒流れを形成させるための膨張手段、こ
    のとき前記膨張仕事の少なくとも一部が前記第２の空気
    流れの圧縮に使用され、これにより前記液体流れを介し
    ての前記補助冷媒流れと前記過半量の空気流れとによっ
    て前記低温精留プロセスへの冷却ポテンシャルが供給さ
    れ、このため前記圧縮・精製された空気流れに対する圧
    縮要求量が減少するよう、前記膨張手段が前記ブースタ
    ー圧縮機に連結されている；をさらに含む、請求項７記
    載の装置。
  9. 【請求項９】 （ａ） 前記低圧塔の運転圧力範囲内の
    運転圧力、または運転圧力範囲以上の運転圧力にて作動
    し、前記液体酸素流れの一部が、ポンプ加圧された後に
    高純度ストリッピング塔に方向転換されるよう前記ポン
    プに連結された高純度ストリッピング塔、このとき前記
    高純度ストリッピング塔は、前記高純度ストリッピング
    塔内にて生成される塔底液を沸騰させることにより得ら
    れるストリッパーガスを使用して、前記高純度ストリッ
    ピング塔内の前記液体酸素から不純物を取り除くよう設
    計されている；および（ｂ） 前記高圧塔からの空気と
    実質的に等しい組成を有するガス状流れとの間接的な熱
    交換によって前記塔底液を気化させ、これによって前記
    ガス状流れを液化させるための、前記高純度ストリッピ
    ング塔と関連作動する熱交換手段；をさらに含み、 このとき前記ガス状流れが前記高圧塔から前記熱交換手
    段へと移動し、そして前記ガス状流れが、液化された後
    に前記高圧塔に戻るよう、前記熱交換手段が前記高圧塔
    に連結されており、また前記高純度ストリッピング塔の
    塔オーバーヘッドを含んだ塔オーバーヘッド流れが前記
    低圧塔中に移動するよう、前記高純度ストリッピング塔
    がさらに前記低圧塔に連結されており；そして前記高純
    度ストリッピング塔が、前記塔底液を含んだ前記高純度
    ストリッピング塔から高純度液体流れを抜き取るための
    底部出口を有する；請求項７記載の空気分離装置。
  10. 【請求項１０】 中間液体流れが前記ミキシング塔から
    前記低圧塔へと流れるよう、前記ミキシング塔が、減圧
    弁によって前記低圧塔に連結されている、請求項８また
    は９に記載の空気分離装置。
  11. 【請求項１１】 前記液体酸素流れが、ポンプ加圧され
    た後に過冷却状態になり；そして前記ポンプ、前記膨張
    手段、ならびに前記液体酸素流れが熱交換後に飽和状態
    になるよう、前記第２の空気流れを前記液体酸素流れ、
    前記液体流れ、および前記中間液体流れと熱交換させる
    ための前記ミキシング塔に連結された液体空気過冷却器
    手段をさらに含む；請求項１０記載の空気分離装置。
  12. 【請求項１２】 前記クロードエキスパンダーに連結さ
    れた発電機をさらに含む、請求項９記載の空気分離装
    置。
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